CN111039179A - 一种起重机吊臂的检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种起重机吊臂的检测系统，起重机上包括具有预设尺寸的吊臂，吊臂包括伸缩臂与基本臂；定位系统包括定位子系统和车载人机交互子系统，定位子系统包括至少三个天线和接收器，每个天线分别设置在基本臂的侧臂的底部、顶部、以及伸缩臂顶部，接收器设置在起重机的内部，每个天线分别和接收器连接；天线将自身所在的天线坐标传输给接收器；接收器根据天线坐标以及吊臂的预设尺寸计算得到吊臂的三维点坐标数据；车载人机交互子系统的处理器根据吊臂的位置坐标和方向参数处理得到图形化界面，图形化界面用于表示所吊臂的挠度值和旁弯值。本发明的有益效果在于：实时得到起重机吊臂的三维姿态，准确测量起重高度、角度和幅度，包括吊臂的旁弯和挠度值，为精确进行力限器计算和预警提供依据。

Description

一种起重机吊臂的检测系统
技术领域
本发明涉及装载领域，尤其涉及一种起重机吊臂的检测系统。
背景技术
在起重机结构中，起重机的吊臂是影响起重机的整体起吊性能、工作稳定性和安全性的重要负载部件。在起重机吊装重物的作业中，起重机的吊臂会发生一定的挠曲变形，起重机的吊臂的末端会发生一定的位移，如果位移量过大，可能引发事故，甚至会造成灾难性的后果。为了避免起重机作业时产生过大的挠曲变形而妨碍正常作业，需要对起重机的挠度和旁弯进行实时测量和显示，将其控制在一定范围内。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在计算得到起重机的吊臂的精确负载极限，从而提高起重机作业的安全性的起重机吊臂的检测系统。
具体技术方案如下：
一种起重机吊臂的检测系统，应用于起重机吊装作业过程中，其中，起重机上包括具有预设尺寸的吊臂，吊臂设置在起重机上装卸和移动集装箱，吊臂包括伸缩臂与基本臂，伸缩臂与基本臂连接；
定位系统包括一定位子系统和一车载人机交互子系统，定位子系统和车载人机交互子系统通信连接；
定位子系统包括至少三个天线和接收器，每个天线分别设置在基本臂侧臂的底部和顶部，以及伸缩臂的顶部的位置上，接收器设置在起重机的内部，每个天线分别和接收器连接；
天线将自身所在的天线坐标传输给接收器；
接收器接收天线坐标，并且接收器根据天线坐标以及吊臂的预设尺寸计算得到吊臂在三维空间的三维点坐标数据；
车载人机交互子系统设置在起重机的内部，包括一显示器和连接显示器的处理器；
处理器接收吊臂的三维点坐标数据并处理得到吊臂的位置坐标和方向参数，处理器还用于根据吊臂的位置坐标和方向参数处理得到一图形化界面，图形化界面用于表示所吊臂的挠度值和旁弯值；
显示器用于显示图形化界面。
优选的，检测系统，其中，基本臂的底端与起重机的车厢轴连接，伸缩臂与基本臂的顶端连接。
优选的，检测系统，其中，靠近基本臂的底端处设置有至少一个天线，靠近伸缩臂的顶端处设置有至少一个天线，靠近基本臂的顶端处设置在至少一个天线。
优选的，检测系统，其中，每个天线设置在同一直线上，两个相邻的天线之间设置有对应的预设距离。
优选的，检测系统，其中，车载人机交互子系统还包括一存储器，存储器分别连接接收器和处理器，用于存储吊臂的预设尺寸。
优选的，检测系统，其中，接收器设置在起重机的车厢内。
优选的，检测系统，其中，车载人机交互子系统设置在起重机的车厢内。
优选的，检测系统，其中，天线为全球导航卫星天线。
优选的，检测系统，其中，天线接收来自定位卫星的信号和地面基站的差分信号得到天线坐标。
优选的，检测系统，其中，地面基站为实时动态基站。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：计算得到不同吊臂位置下起重机的精确负载极限，从而实时得到起重机吊臂的三维姿态，准确测量起重高度、角度和幅度，包括吊臂的旁弯和挠度值，为精确进行力限器计算和预警提供依据，以避免起重机起吊作业中出现的侧翻问题，进而保证人身作业安全，提高起重机运行安全性。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明起重机吊臂的检测系统实施例的起重机的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括一种起重机吊臂的检测系统，应用于起重机吊装作业过程中，如图1所示，起重机上包括具有预设尺寸的吊臂2，吊臂2设置在起重机上装卸和移动集装箱，吊臂2包含基本臂21和伸缩臂22，伸缩臂22与基本臂21连接；
定位系统包括一定位子系统和一车载人机交互子系统，定位子系统和车载人机交互子系统通信连接；
定位子系统包括至少三个天线1和接收器，每个天线1分别设置在基本臂21侧臂的底部和顶部，以及伸缩臂22的顶部的位置上，接收器设置在起重机的内部，每个天线1分别和接收器连接；
天线1将自身所在的天线1坐标传输给接收器；
接收器接收天线1坐标，并且接收器根据天线1坐标以及吊臂2的预设尺寸计算得到吊臂2在三维空间的三维点坐标数据；
车载人机交互子系统设置在起重机的内部，包括一显示器和连接显示器的处理器；
处理器接收吊臂2的三维点坐标数据并处理得到吊臂2的位置坐标和方向参数，处理器还用于根据吊臂2的位置坐标和方向参数处理得到一图形化界面，图形化界面用于表示所吊臂2的挠度值和旁弯值；
显示器用于显示图形化界面。
在上述实施例中，通过设置至少三个天线1和接收器的定位子系统，并根据吊臂2的预设尺寸以及定位子系统获得的天线1坐标计算得到吊臂2在三维空间的三维点坐标数据，随后车载人机交互子系统的处理器根据三维点坐标数据处理得到整个吊臂2的位置坐标和方向参数，继而得到吊臂2的挠度值和旁弯值，并根据吊臂2的挠度值和旁弯值计算出不同吊臂2位置下的起重机的精确负载极限，从而实时得到起重机吊臂2的三维姿态，准确测量起重高度、角度和幅度，包括吊臂2的旁弯和挠度值，为精确进行力限器计算和预警提供依据，以避免起重机起吊作业中出现的侧翻问题，进而保证人身作业安全，提高起重机运行安全性。
在上述实施例中，吊臂2可以做伸缩、变幅、回转等动作。
进一步地，作为优选的实施方式，定位子系统包括三个天线1，三个天线1分别为第一天线11、第二天线12和第三天线13，第一天线11设置在伸缩臂22的顶部，第二天线12设置在基本臂21的侧臂的顶部、第三天线13设置在基本臂21的侧臂的底部的位置上，接收器分别和第一天线11、第二天线12和第三天线13连接，接收器接收三个天线1的自身所在的天线1坐标，并根据三个天线1坐标以及吊臂2的预设尺寸计算得到吊臂2在三维空间的三维点坐标数据，随后将三维点坐标数据发送给车载人机交互子系统的处理器，处理器根据三维点坐标数据中的第三天线13的自身所在的天线1坐标和第二天线12的自身所在的天线1坐标计算得到基本臂21的正常的位置坐标，即可得到不偏移情况下的吊臂2的位置坐标和方向参数，并且随后根据接收到的第三天线13自身所在的天线1坐标，与基本臂21的延长线比较得到当前伸缩臂22的挠度值和旁弯值。
进一步地，作为优选的实施方式，图形化界面包括图形界面或动画界面；
图形界面或动画界面均包括不偏移情况下的吊臂2的位置坐标和方向参数形成的图形，以及当前吊臂2的位置坐标和方向参数形成的图形，从而可以更直观的给出当前吊臂2的挠度值和旁弯值。
进一步地，作为优选的实施方式，定位子系统和车载人机交互子系统通过CAN总线通信连接。
进一步地，在上述实施例中，吊臂2包括基本臂21和伸缩臂22，基本臂21的底端与起重机的车厢3轴连接，伸缩臂22与基本臂21的顶端连接。
进一步地，在上述实施例中，靠近基本臂21的底端处设置有至少一个天线1，靠近基本臂21的顶端处设置在至少一个天线1，伸缩臂22的顶端处设置有至少一个天线1。
通过上述设置在靠近基本臂21的底端处的天线1所在的天线1坐标和设置在靠近基本臂21的顶端处的天线1所在的天线1坐标，以得到基本臂21的空间姿态，进而可以推算得到不偏移情况下的设置在伸缩臂22的顶端的天线1在基本臂21的延长线附近；
随后根据当前设置在靠近伸缩臂22的顶端的天线1所在的坐标，以及推算得到的不偏移情况下的设置在靠近伸缩臂22的顶端的天线1所在的坐标，得到挠度值和旁弯值。
进一步地，在上述实施例中，只需基本臂21上的两个天线1与基本臂21保持平行，伸缩臂22上的天线1可以不必与基本臂21的天线1在1条线上，通过计算或标定的方法也可以得到挠度值和旁弯值。
进一步地，在上述实施例中，车载人机交互子系统还包括一存储器，存储器分别连接接收器和处理器，用于存储吊臂2的预设尺寸。
进一步地，在上述实施例中，接收器设置在起重机的车厢3内。
进一步地，在上述实施例中，车载人机交互子系统设置在起重机的车厢3内。
进一步地，在上述实施例中，车载人机交互子系统设置在车载视频终端内。操作人员可以直接通过观察车载视频终端显示的图形化界面来准确操作吊臂2，进一步地，在上述实施例中，天线1为全球导航卫星(GNSS，Global Navigation Satellite System)天线1。
进一步地，在上述实施例中，天线1接收来自定位卫星的信号和地面基站5的差分信号得到天线1坐标，其中天线1坐标为天线1的三维空间坐标。
在上述实施例中，能够基于卫星及地面基准站，对起重机的吊臂2进行三维空间定位，计算得到起重机的精确负载极限，从而可以根据负载极限及时预警，以避免起重机起吊作业中出现的安全问题，进而保证人身作业安全，提高起重机运行安全性。
进一步地，在上述实施例中，地面基站5为实时动态(RTK，Real-time kinematic)基站5。
进一步地，在上述实施例中，起重机包括一吊具4，吊具4与吊臂2的一端通过一连接机构轴连接。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种起重机吊臂的检测系统，应用于起重机吊装作业过程中，其特征在于，所述起重机上包括具有预设尺寸的吊臂，所述吊臂设置在所述起重机上装卸和移动所述集装箱，所述吊臂包括伸缩臂与基本臂，所述伸缩臂与所述基本臂连接；
所述定位系统包括一定位子系统和一车载人机交互子系统，所述定位子系统和所述车载人机交互子系统通信连接；
所述定位子系统包括至少三个天线和接收器，每个所述天线分别设置在所述基本臂侧臂的底部和顶部，以及所述伸缩臂的顶部的位置上，所述接收器设置在所述起重机的内部，每个所述天线分别和所述接收器连接；
所述天线将自身所在的天线坐标传输给所述接收器；
所述接收器接收所述天线坐标，并且所述接收器根据所述天线坐标以及所述吊臂的所述预设尺寸计算得到所述吊臂在三维空间的三维点坐标数据；
所述车载人机交互子系统设置在所述起重机的内部，包括一显示器和连接所述显示器的处理器；
所述处理器接收所述吊臂的所述三维点坐标数据并处理得到所述吊臂的位置坐标和方向参数，所述处理器还用于根据所述吊臂的所述位置坐标和所述方向参数处理得到一图形化界面，所述图形化界面用于表示所吊臂的挠度值和旁弯值；
所述显示器用于显示所述图形化界面。
2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述基本臂的底端与所述起重机的车厢轴连接，所述伸缩臂与所述基本臂的顶端连接。
3.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，靠近所述基本臂的底端处设置有至少一个所述天线，靠近所述伸缩臂的顶端处设置有至少一个所述天线，靠近所述基本臂的顶端处设置在至少一个所述天线。
4.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，每个所述天线设置在同一直线上，两个相邻的所述天线之间设置有对应的预设距离。
5.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述车载人机交互子系统还包括一存储器，所述存储器分别连接所述接收器和所述处理器，用于存储所述吊臂的预设尺寸。
6.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述接收器设置在所述起重机的车厢内。
7.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述车载人机交互子系统设置在所述起重机的车厢内。
8.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述天线为全球导航卫星天线。
9.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述天线接收来自定位卫星的信号和地面基站的差分信号得到所述天线坐标。
10.如权利要求9所述的检测系统，其特征在于，所述地面基站为实时动态基站。
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